（体育教育训练学专业论文）丹参对运动大鼠学习记忆能力的促进作用.pdf

摘要 目前，如何提高学习记忆能力已经成为医学界、生物学界乃至运动科学界 研究的热点。大量资料显示，运动可以提高脑的功能和促进脑神经元发生良好的 形态学改变。国内学者研究证明，传统中药丹参对正常小鼠学习记忆有促进作用， 对电休克小鼠学习记忆力障碍有改善作用。本实验在建立运动动物模型之后，运 用行为学、形态学和生物化学研究方法，研究了中强度运动对生长发育期大鼠学 习记忆能力的影响，以及丹参对上述影响的促进作用。 按实验要求将大鼠随机分为安静对照组，运动不给药组，给药不运动组， 运动给药组，蒸馏水组。根据b e d f o r d 跑台训练方法，对大鼠进行递增负荷、中 等强度的跑台训练。对照组：正常笼内生活状态，不运动。运动不给药组和运动 给药组适应性训练一周，训练时间从l o m i n 增加到3 0 r a i n ，训练速度从1 2 m m i n 增加到1 8 m m i n 。从第二周开始，逐渐增加训练速度和训练时间。给药不运动组 和运动给药组每天上午按0 8 m l 只灌胃丹参水煎剂，蒸馏水组每天灌胃同剂量 的蒸馏水。于第8 周末采用跳台法一一次性被动回避条件反射法检测大鼠的学 习记忆能力。在跳台实验结束后，每组随机抽取5 只大鼠，麻醉、灌注固定取材， 采用快速g o l g i 染色，在光镜1 0 0 0 倍油镜下计数大鼠大脑皮质感觉区和海马c 如 区锥体细胞树突棘数量。从每组随机抽取8 只大鼠，快速断头取脑，剥离出大脑 皮质，用试剂盒检测丙二醛m d a 、过氧化物歧化酶s o d 、谷胱甘肽g s h 以及一氧 化氮n o 的含量。 结果发现： i ) 8 周中强度的跑台训练没有影响生长发育期大鼠体重的增长。 2 ) 中强度运动的同时补充丹参可以延长大鼠跳台实验的潜伏期s d l ，缩短潜 伏期e l ，减少跳台的错误次数h 。 3 ) 大脑皮质感觉区锥体细胞的树突棘数量各组之间有明显的树突部位的差 异；比较顶树突棘数量，各组之间没有明显差别；比较基树突棘数量，运动不给 药组和给药不运动组和对照组或蒸馏水组相比也没有明显差别，但运动给药组显 著高于对照组：比较侧树突棘，运动不给药组和给药不运动组以及运动给药组均 显著高于对照组或蒸馏水组，此外，运动给药组也显著高于运动不给药组和给药 不运动组。 4 ) 海马c a a 区锥体细胞的顶树突棘数量，运动不给药组和给药不运动组都明 显高于对照组；运动给药组也明显大于运动不给药组和给药不运动组。 j ) 运动不给药组和给药不运动组以及运动给药组大鼠大脑皮质的s o d 、g s h 含量均高于对照组，m i ) a 含量低于对照组；而运动给药组的s o d 、g s h 含量也明 显高于运动不给药组和给药不运动组。 6 ) 中强度运动可以促进大鼠大脑皮质n o 含量的适度增加，但是服用丹参并 不能影响大鼠大脑皮质n o 的含量。 结果反映出，中强度运动的同时补充丹参能明显提高大鼠的跳台实验成绩。 能促使大脑皮质感觉区以及海马c a 。区锥体细胞树突棘数量的增多，而且能增加 大脑皮质s o d 和g s h 的含量，减少m d a 的含量，防止脑衰老，其效果明显优于运 动不给药组和给药不运动组。 关键词；丹参；学习记忆；中强度运动；树突棘 a b s t r a c t a tp r e s e n t ，i ti sh o ts p o ti nm e d i c i n e ，b i o l o g ya n ds p o r t sf i e l d st h a th o wt o i m p r o v et h ea b i l i t yo fl e a r n i n ga n dr e m e m b e r l o t so fm a t e r i a l sd e m o n s t r a t et h a t s p o r t sw o u l di m p r o v et h e f u n c t i o no fb r a i na n dl e a dt o a p p r o p r i a t ec h a n g e s i n m o r p h o l o g yo fn e r v e c e l li n t e r n a ls c h o l a r sh a v ep r o v e dt h a ts a l v i am i l t i o r r h i z a b u n g ea st r a d c h m e d i c i n ei nc o m n l o nu s ec r ! a _ n o to n l yp r o m o t et h ea b i l i t yo f n o r m a lr a t s l e a r n i n ga n dr e m e m b e r , b u ti m p r o v er e m e m b e ro b s t a c l eo fr a t st h a t h a v eg o te l e c t r i cs h o c ka f t e rp l a n n i n gt h ep a t t e r no f t r a i n i n go nr a t s , t h i sr e s e a r c h s t u d i e st h ei n f l u e n c eo fm e d i u mi n t e n s i t ys p o r t st r a i n i n go nr a t si ng r o w i n gp e r i o da n d t h e p r o m o t i o no fs a l v i a m i l t i o r r h i z ab u n g eo ni t ，b y u s i n g r e s e a r c hm e t h o d so f b e h a v i o r a ls c i e n c e ，m o r p h o l o g ya n db i o c h e m i s t r y a l lt h er a t sa r er a n d o m l yd i v i d e di n t of i v eg r o u p s ：s e d e n t a r yg r o u p ，g a i n i n g g r o u p , m e d i c i n eg r o u p , t r a i n i n ga n d m e d i c i n e g r o u p ，d i s t i l l e dw a t e rg r o u p s e d e n t a r y g r o u p ：n o r m a lm o d e o fl i f ei nt h e c a g e s t r a i n i n gl o a dr e f e rt ot h em e t h o d o f b e d f o r d t r a i n i n gg r o u p ，t r a i n i n ga n dm e d i c i n eg r o u pr e c e i v e do n e w e e kt r a i n i n g ，i n c r e a s i n g s p e e df r o m1 2 r r g m i nt o1 8 m m i n , i n c r e a s i n gt i m ef r o m 1 0 r a i nt o3 0 m i n f r o mt h e s e c o n dw e e k ，t r a i n i n gs p e e da n dt i m ea r eg r a d u a l l ya d d e d a r e r8w e e k st r a i n i n g ， s t e pd o w n t e s tw h i c hi sa l s oc a l l e do n e t i m ep a s s i v ee v a d ec o n d i t i o n e dr e f l e xt e s ti s a d o p t e dt ot e s tt h ea b i l i t yo f t h er a t s l e a r n i n ga n dr e m e m b e r t h e nr a n d o m l yt a k e o u t5r a t se v e r yg r o u p ，a d o p tf a s tg o l g id y e ，c o u n tt h en u m b e ro fd e n d r i t i cs p i r e so f p y r a m i d a l c e l l si nc e r e b r a lc o r t e x s e n s o r y a r e aa n d h i p p o c a m p u s c a 3a r e a s r a n d o m l yt a k eo u t8 r a t se v e r yg r o u p ，c u to f ft h er a t s h e a d sa n dg e tt h eb r a i n s q u i c k l y , s h e l lo u tt h e c e r e b r a lc o r t e x , t h e nu s e r e a g e n t c a s e st e s tt h ec o n t e n t so f m d a , s o d ，g s h a n d n o t h e e x p e r i m e n ts h o w s ： 1 ) 8w e e k s ，i n c r e a s i n gl o a d ，m e d i u mi n t e n s i t yt r a i n i n gh a sn oe f f e c to n t h er a t s w e i g h t s 2 ) a p p r o p r i a t es p o r t st r a i n i n gm a yl e n g t h e nl a t e n tp e r i o d ( s d la n de l ) a n d d e c r e a s et h ef r e q u e n c yo f e r r o ri ns t e pd o w nt e s t i 3 ) a m o n gt h eg r o u p s ，t h en u m b e ro fd e n d r i t i cs p i r e s o fp y r a m i d a lc e l l si n c e r e b r a lc o d e xs e n s o r ya r e ah a so b v i o u sp o s i t i o nd i f f e r e n c eo nd e n d r i t i cs p i r e s ：t h e r e a r en o n eo fo b v i o u sd i f f e r e n c ea m o n gt h eg r o u p so i lt o pd e n d r i t i cs p i r e s ；t h en u m b e r o fb o t t o md e n d r i t i cs p i r e so f t r a i n i n ga n dm e d i c i n eg r o u pe x c e e dt h a to fs e d e n t a r y g r o u p ；t r a i n i n gg r o u p ，m e d i c i n eg r o u p ，t r a i n i n ga n d m e d i c i n eg r o u pe x c e e ds e d e n t a r y g r o u pa n dd i s t i l l e dw a t e rg r o u p o ns i d ed e n d r i t i cs p i r e s b e s i d e s ，t h en u m b e ro fs i d e d e n d r i t i cs p i r e so f t r a i n i n ga n dm e d i c i n eg r o u pa l s oe x c e e dt h a to ft r a i n i n gg r o u p o r m e d i c i n eg r o u p 4 ) c o n c e r n i n g t h en u m b e r o f t o p d e n d r i t i cs p i r e sp y r a m i d a lc e l l si nh i p p o c a m p u s c a 3a r e a s ，t r a i n i n gg r o u pa n dm e d i c i n eg r o u pe x c e e ds e d e n t a r yg r o u pa p p a r e n t l y ； t r a i n i n ga n dm e d i c i n eg r o u p a l s oe x c e e dt h et w og r o u p s 5 ) t r a i n i n ga n dm e d i c i n eg r o u p ，t r a i n i n gg r o u p a n dm e d i c i n eg r o u pe x c e e d s e d e n t a r yg r o u po nc o n t e n t so f s o da n dg s h ，i n f e r i o ro nc o n t e n to f m d a b e s i d e s ， t r a i n i n ga n dm e d i c i n eg r o u pi ss u p e r i o rt h a nt r a i n i n gg r o u pa n dm e d i c i n eg r o u po n c o n t e n t so f s o da n dg s h ，i n f e r i o ro nc o n t e n to f m d a 6 ) a p p r o p r i a t es p o r t st r a i n i n gc a np r o m o t e t h ec o n t e n to fn oi nc e r e b r a lc o r t e x s e n s o r ya r e a ，b u tt a k i n gs a l v i a m i l t i o r r h i z ab u n g eh a sn o ti n f l u e n c eo ni t w eh a v ed r a w nt h ef o l l o w i n gc o n c l u s i o n s ：m e d i u mi n t e n s i t ys p o r t st r a i n i n ga n d t a k i n gs a l v i am i l t i o r r h i z ab u n g e c a ni m p r o v et h er e s u k so f s t e pd o w nt e s t ，s t i m u l a t e t h en u m b e ro fd e n d r i t i cs p i r e so fp y r a m i d a lc e l l si nc e r e b r a lc o r t e xs e n s o r ya r e aa n d h i p p o c a m p u sc a 3a r e a s ，p r o m o t et h ec o n t e n t so f s o da n dg s hi nc e r e b r a lc o r t e x s e n s o r ya r e aa d d e d ，r e d u c et h ec o n t e n t so f m d a , p r e v e n t b r a i nf r o mb e c o m i n gs e n i l e i t se f f e c ti sb e t t e rt h a ns i m p l et r a i n i n go rt a k i n gs a l v i am i l t i o r r h i z ab u n g e k e yw o r d s ：s a l v i am i l t i o r r h i z ab t m g e ；l e a r n i n ga n dr e m e m b e r ；a p p r o p r i a t e s p o r t st r a i n i n g ；d e n d r i t i cs p i r e s 1 v 独创性声明 本人声明所呈交的论文是我个人在导师的指导下进行的研究工作及取得的 研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包括其 他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含来获得西北师范大学或其他教育机 构的学位和证书丽使用过的材料。与我同工作的同志对本研究所作的许多贡献 均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。 签名：互蒸篮日期：2 丝：；丑 关于论文使用授权的说明 本人完全了解西北师范大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权 保留送交论文的复印件，允许论文被查阅和借阅：学校可阻公布论文的全部或部 分内容，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。 ( 保密的论文在解密后应遵守此规定) 签名：互越导师签名： 王芳媛：丹参对运动大鼠学习记忆能力的促进作用 1 文献综述 1 1 丹参的研究现状 中药丹参系唇形科鼠尾草属植物丹参的干燥根及根茎，因其色红且形状似 参而得名“丹参”， s a l v i am i t t i o r r h i z ab u n g e 是一种主治心血管系统疾病 的常用中药。丹参作为一种传统中药在我国沿用己久，始载于神农本草经， 被列为上品。本草经疏、本草纲目中亦有记载。中医理论认为丹参具有祛 瘀止痛、活血通经、清心除烦的作用，主治冠心病、心绞痛、心烦不眠、月经不 调、经闭痛经等症。由于其疗效显著，有关丹参的研究很多且吕趋深入“1 。 1 i ，l 资源分布 我国鼠尾草属植物资源丰富，有7 8 种，2 4 变种，8 变型，分布于我国各地， 尤以西南为最多。其中丹参主要分布于辽宁、河北、河南、山东、山西、江苏、 安徽、浙江、江西、福建、湖北、广东、广西、宁夏、陕西、甘肃、四川、湖南、 贵州等省区，生于山坡、草地、杯下、溪旁等处。商品丹参主要为唇形科植物丹 参的根，南丹参及甘肃丹参的根也有广泛应用。云南尚有同属多种植物，滇丹参、 三叶鼠尾、长冠鼠尾和毛地黄鼠尾的根在部分地区或民间也作丹参入药“1 。 1 1 2 化学成分 丹参中主要含两类成分：一为脂溶性的二萜类化合物，二为水溶性的多聚酚 酸类成分。 1 1 2 1 二萜类化合物 二萜类化合物在鼠尾草属植物中分布较广，在丹参中尤为丰富，有关丹参二 萜成分的研究始于1 9 3 4 年，至1 9 8 7 年已分得至少3 0 多个新化合物“3 。 1 1 2 2 倍半萜 丹参中倍半萜成分是1 9 9 5 年由德国学者发现的，他们从丹参的地上部分分 得，并通过常规光谱及2 d n m r 、远程1 h ”一c c o l o c 谱确定出结构“1 。 1 1 2 3 酚酸类成分 丹参的酚酸类成分研究始于7 0 年代，至今共分得的活性成分十几种，有原 儿茶醛、咖啡酸、异阿魏酸、迷迭香酸、迷迭香酸甲酯、紫草酸b 、紫草酸单甲 酯、紫草酸二甲酯、紫草酸乙酯、丹参酸甲( 丹参索) 、乙、丙及丹参酚酸a 、b 、 c 、d 、e 、g 等。 王芳嫒：丹参对运动大鼠学习记忆能力的促进作用 1 1 3 药理作用 j 1 3 1 对心血管的影响 l l1 3 1 1 抗动脉粥样硬化 巨噬细胞源性生长因子能促进平滑肌细胞增殖。采用原位杂交技术研究发 现：丹参酮i i a 磺酸钠能阻止这种作用，使c - m y c 基因表达下降，抑制平滑肌细 胞增殖，从而能起到抗动脉粥样硬化的作用。丹参还可刺激动脉内皮细胞分泌翦 列环素( p c i 。) 从而具有抗动脉粥样硬化作用“1 。 1 1 3 1 2 防治动脉再狭窄 动脉再狭窄严重影响了经皮腔内冠状动脉成形术的远期疗效。丹参注射液呈 剂量依赖性地抑制培养的兔动脉平滑肌细胞( s m c ) 对h - t d r 的摄取，减少d n a 合成，抑制s m c 的移行和增殖等生物过程，从而抑制这些因素在再狭窄形成中所 起的作用。此外丹参注射液在体内能抑制动脉去内皮后的内膜增生，这些都说明 丹参具有潜在的预防再狭窄作用“。 1 1 3 2 3 防治脑血栓、改善脑缺血、保护脑损伤 乙酰丹酚酸a ( a s a a ) 可显著降低大鼠脑梗塞范围，改善行为障碍，减轻脑 组织形态学缺血性改变。a s a a 的抑制血小板聚集作用可能是其抑制大脑中动脉 血栓形成的重要机制之一。近年来研究发现铁依赖性脂质过氧化( i d l p o ) 在脑 损伤的发生发展过程中起极其重要的作用，丹参中的丹酚酸a 是很好的铁螯合 剂，能有效抑制i d l p o 作用，故可对抗脑损伤“1 。 l l - 3 2 其它作用 丹参中的丹参酸a 2 9 ( s a - a ) 、丹参酸乙( s a - b ) 具有明显的保肝作用。丹 参的水提取物、氯仿提取物等对肾脏损伤有很好的防治作用。研究表明，从丹参 中分得的1 8 种丹参酮类化含物对外培养的几种肿瘤细胞( 非小细胞肺癌、卵巢 癌，结肠癌、中枢神经癌等) 均有显著的抑制扩散作用。此外，丹参还有镇静、 抗菌消炎、抗血小板聚集、抗氧化等多种药理作用。最近日本还报道丹参酮类作 为逆转录酶抑制剂来治疗艾滋病及逆转录病毒感染“1 。 l - 1 4 临床应用 临床应用的丹参制剂主要有复方丹参注射液、丹参注射液、丹参酮i ia 磺酸 钠注射液、丹参酮片、丹参酮胶囊、复方丹参滴丸、丹参舒心片等，其中天津天 2 王芳嫒：丹参对运动大鼠学习记忆能力的促进怍用 士力集团生产的复方丹参滴丸已通过美国f d a 的新药临床研究的预审，为该药打 入国际市场迈开第一步。这也表明中药作为治疗药物已引起全球医药界的重视和 支持，逐步为国际社会所接受。 1 2 学习记忆的研究进展 1 2 1 学习记忆的解剖学基础 l 。2 1 1 大脑皮质的组织结构及其在学习记忆中的作用 大脑皮质是被覆在大脑表面的灰质，它是高级神经活动的物质基础，是机体 全部功能的最高调节器官。大脑皮质由错综复杂的神经细胞和纤维组合而成，并 含有神经胶质和血管。大脑皮质含有大量神经元，主要有锥体细胞、星状细胞和 梭状细胞等，呈有规律的分层排列，除个别区域外，自浅入深，依次为( i ) 分 子层、( i i ) 外粒层、( m ) 外锥体层、( ) 内粒层、( v ) 内锥体层和( v i ) 多 形层。 锥体细胞是大脑皮质所特有的一种细胞，见于除分子层以外的所有各层。它 的胞体似棱锥或等腰三角形，含有泡状的大核和显著的尼氏体。锥体细胞通常分 为大、中、小三类，小型的胞体高度约l o 或1 2 p - m ，大型的则达4 5 或5 0 9 i n 。 自胞体的尖顶发出一个顶树突或主干树突，伸向脑表面。自胞体还发出若干近于 水平方向的基树突。在树突表面特别是在它的细小分支上有大量的树突棘，是形 成突触之处。在高尔基法染色的制片中，可见典型的树突棘末端，直径0 5 2 p - m ，有细柄，长0 5 l t m ，树突棘的形状和大小可有相当的差别。树突棘的数 目同距胞体的远近似有一定的关系，主干树突近端棘很少或无棘，树突中段棘很 多，趋于远端时棘又减少。有证据表明，树突棘不是固定的结构，去传入纤维和 老年时棘可消失或减少。丰富的树突棘与皮质功能关系密切，一些学者证实树突 棘随婴儿年龄的发育而增加，在智力减退的婴儿其树突棘发育亦受抑制。3 。 大脑皮质的纤维联系十分复杂，可概括成四组，即皮质的传入纤维、传出纤 维以及联络与连合纤维。大脑皮质的l 4 层主要接受传入的信息。大脑皮质的 投射纤维主要起自第5 层的锥体细胞和6 层的大梭形细胞，下行至脑干和脊髓。3 。 1 2 ，1 2 海马的结构及其在学习记忆中的作用 海马又称h l m o n 氏角，位于侧脑室下角底部，在额切面上呈c 字形，若与齿 状回相连，共同形成s 形的结构。海马前端较宽，表面覆有室管膜，膜的深蠢是 王芳搓：丹参对运动太鼠学习记忆能力的促进作用 层白质，称室床。海马皮质的结构具有三个基本层，自室床向内依次为，多型 层、锥体层及分子层。锥体层由大锥体细胞组成，也是海马中最引入注意的主要 细胞。大锥体细胞有1 个顶树突由胞体的顶端发出，朝向分子层。顶树突在分支 前可称为初级树突，初级树突较短，无树突棘。初级树突分支形成2 3 条次级 树突，次级树突较长，有少量树突棘，它沿途以锐角发出3 级树突。3 级树突偶 尔可分支形成4 级树突。3 ，4 级树突干的表面布有丰富的树突棘。树突棘多呈 鼓锤形，以细柄垂直地连于树突干。基树突从胞体基底部发出，有多支。其分支 较少，表面也有树突棘。大部分基树突进入多形层，小部分在锥体层内延伸。1 。 锥体细胞的轴突聚向室床，进入海马散。但依据细胞构筑的不同，将海马划分成 4 个沿长轴分布的不同区，命名为c a 。、c a 。、e a 3 、c a 4 ，c 紧邻齿状回，c a 。与下 托相连接。 到海马的传入纤维绝大部分来自邻近的内嗅区皮质。如果内嗅区皮质只接受 嗅觉传入，那就无关大局了。但内嗅区还接受扣带回的投射( 经过扣带) 和眶皮 质以及颞叶其他区域的投射。海马通过这些皮质联系就获得了几乎所有类型的感 觉信息。此外，有些隔纤维和下丘脑纤维也通过穹窿到达海马结构。从海马不同 来源来的传入纤维终止在海马锥体细胞顶树突的不同平面上。 海马结构是学习记忆的重要部位，面海马c a ：区对缺血缺氧特别敏感。海马 c 凡区被认为与空间学习记忆密切相关。有实验研究指出，海马神经元结构的复 杂变化与学习记忆密切相关。习得性l t p 的发展变化规律研究进步提示，学习 记忆是一种包含着联系神经网络的复杂智力过程。从神经解剖学角度来看，长时 记忆的机制与突触形态、功能以及突触间联系的建立、突触的可塑性变化密切相 关。海马内胆碱能系统、单胺能系统、氨基酸系统与学习记忆密切相关。大鼠的 实验研究表明，破坏海马结构可导致迷宫学习的严重障碍。 1 2 i 3 与记忆有关的神经回路 与记忆有关的神经回路不是成不变的，在金丝雀的习鸣过程中发现有新的 神经元不断替换陈旧的神经元，说明学习在某种程度上可以引葱神经通路的改 变。 除海马外，边缘系统的其他许多结构参与了近期的陈述记忆，它们构成了两 个回路：( 1 ) 内侧边缘环路( p a p e z 环路) ：扣带回一感觉皮质周边区及额叶、顶 4 王芳媛：丹参对运动大鼠学习记忆能力的促进作用 叶、颞叶的联合皮质一海马回一海马一穹窿一下丘脑乳头体一乳头丘脑束一丘脑 前核一扣带回。该回路与空间记忆有关。( 2 ) 以杏仁核为主体的基底外侧边缘环 路：颞叶眶部皮质前额皮质一杏仁核一丘脑背内侧核一额叶眶部皮质。该通路 主要参与感情记忆的储存。另外，在研究左右大脑半球的关系中发现，胼低体可 以从学习脑中提取记忆痕迹，传给非学习脑，并记录下来“1 。 1 2 2 学习记忆的神经生理学机制 集合场方式和细胞联系方式是最初研究学习和记忆的两条理论路线。随着在 细胞水平或分子水平上研究中枢神经系统，细胞联系学说得到了较多的实验证 据。现在许多实验表明：在记忆过程中，发生了细胞水平上的突触形态、离子的 变化，分子水平上的大分子结构变化，即神经元的可塑性。目前，对于短期记忆 的神经机制的假说较多，主要有返回回路学说、强直后加强学说、直流电位学说 等。返回回路学说指到达大脑皮层的感觉信号在皮层本身局部区域内的具有复杂 联系的神经元环路中产生返回震荡。强直居加强学说指受到几秒钟强直刺激的神 经元在随后的几秒钟到几小时内其兴奋性加强。直流电位学说指经过一段时间兴 奋后的神经元，其膜电位持续降低几秒钟到几分钟，这种降低可以改变神经元的 兴奋性，即神经元活动的后作用“】。 1 9 7 3 年，b 1 i s s 和l o m o 首先在海马回皮层观察到，当用短串高频电刺激海 马的兴奋性传入神经时，海马突触传递可在数秒钟内增强，其增强效果能持续数 小时至数周，他们将这一现象称为突触传递的长时程增强或长期强化( l t p ) 。l t p 是突触活动的易化现象，被视为突触可塑性的一个模式，习惯上把具有这种性质 的突触称为可塑性突触”1 。实验资料表明，l t p 反映了突触水平上信息的储存过 程，是记忆巩固过程中神经元生理活动的客观指标。从海马齿状回、c a 。到c a 3 区均有习得性长时程增强的突触效应，表明l t p 是学习记忆的神经基础之一。 1 2 3 学习记忆的神经生物化学机制 在对学习记忆的研究中发现，一些生物大分子( 如r n a 、蛋白质等) 和部分神 经递质与学习有着密切关系，这说明信息的储存过程中在分子水平上产生了变 化。 1 2 3 1r n a 与学习 有些学者实验表明：当学习和记忆活动时，r n a 在量和质上都产生了变化， 王芳媛：丹参对运动太鼠学习记乞乙能力的促进作甩 如r n a 合成增加、腺嘌呤比例增加、尿嘧啶比例减少等。应用药物或r n a 酶抑制 r n a 合成，能够对学习记忆造成障碍。 1 2 3 2 蛋白质合成与记忆 学习记忆时蛋白质增加，并有耨的蛋白质或肽产生。注入嘌呤酶素抑制蛋白 质的合成，也能影响动物的学习和记忆。有一种被称为s - 1 0 0 的蛋白质与学习记 忆的关系较为密切，它由海马中的神经胶质细胞产生。目前，已有作者从脑内分 离出被称为“记忆物质”的肽类。 l2 3 3 神经肽与记忆 与记忆有关的神经肽主要有下丘脑垂体神经肽及内阿片肽。其中，a c t h 主 要促进短时记忆，它直接作用于脑，激活腺苷酸环化酶，使c a 艘的生成增加， 从而使蛋白磷酸化，形成新的蛋白质。a - m s h 、b m s h 的作用与a c t h 的作用类 似，因而都称为a c t h 类肽。垂体后叶加压素可能通过n e 、d a 、g a b a 递质系统来 加强学习记忆的活动。b 一内啡肽及脑啡肽能损害学习记忆的保持，其作用机制 可能是抑制了c 的胆碱能埘_ 受体。近来，也有文献报道c c k - 8 及p 物质具有 增强记忆的作用。 1 2 3 4 神经递质与记忆 神经递质为神经元间的传递物质，它的作用常与c n s 中某些部位在记忆中的 作用相联系。被称为“记忆突触”的胆碱能突触的功能与短时或近期记忆有关。 海马环路中阻滞m 型受体能阻抑信息由短时储存系统向长时储存系统的转移。药 理方法分析发现，n e 能系统活动有利于信息的储存和再现。在海兔缩鳃反射的 敏感化研究中，发现5 h t 是感觉神经元和运动神经元问的传递递质。此外，g a b a 也能促进记忆。1 。 1 3 运动对中枢神经系统的影响 1 3 1 运动对中枢神经系统形态学方面的影响 l 。3 1 1 运动对大脑皮质的影响 刘恩芝等发现，体力活动能促进小白鼠大脑皮质感觉区v 层大锥体细胞、 层中等锥体细胞和尾壳核中等星形细胞树突棘增多。还证盟，运动组小鼠锥体 细胞树突棘数量大于对照组，运动能促使大脑皮质锥体细胞树突棘数量的增多 ”。白石等。1 对大鼠进行8 周循环流动水游泳训练，建立大鼠一般负荷训练模型 王芳嫒：丹参对运动大鼠学习记忆能力的促进作用 及过度负荷训练模型。利用商倍显微镜测量大脑皮质躯体运动区v 层大锥体细胞 的神经元大小及树突棘密度变化。结果表明，训练组的胞体、核仁、树突棘密度 都显著高于对照组。 1 3 1 2 运动对海马结构的影响 张艳美等采用尼氏( n i s s l ) 染色法、高尔基( g o l g i ) 镀染法和透射电镜技术， 探讨游泳应激对大鼠海马c a 。c a 3 区锥体细胞形态结构的效应。结果显示应激组 大鼠海马c a 。区锥体细胞形态结构较对照组无明显变化；应激组海马c a 3 区锥体 细胞数较对照组显著减少：顶树突的总长度较对照组显著缩短；应激组大鼠海马 c a 。区锥体细胞超微结构发生改变，包括细胞固缩、体积缩小、核膜皱缩、线粒 体变性和粗面内质网模糊不清。姚志彬发现长期的运动训练能够逆转衰老过程中 海马胆碱能纤维的丢失，促进侧枝抽芽，以及延缓衰老过程中脊髓神经元的丢失， 促进神经元增大及树突的增生。 l 3 l3 运动对小脑皮质的影响 通过对断乳小白鼠在具有多种锻炼器具的生活环境中自由生活3 5 天的实 验，观察到小脑细胞树突野扩大、树突棘增多“。笔者认为这是由于运动伴随有 许多传人小脑的输入信息增加而诱导的结果。还有的学者通过对生长发育期动物 进行的实验证明，动物生活在具有多种刺激的复杂环境中，能引起中枢神经系统 的结构发生变化。如使猴小脑皮质细胞体积增大、树突分支变复杂“；使猫视皮 质神经细胞核增大，树突野扩大“。有研究表明，技巧运动可使小脑细胞线粒体 体积增大。这可能与小脑的主要机能为维持身体平衡、调节肌张力和协调行动有 关。汤晓琴，冯值远( 1 9 9 9 ) “钉报告：经过长期游泳训练，大鼠小脑线粒体超微 结构发生明显变化，体积增大、数目增多、嵴致密、基质电子密度增大。形态计 最学显示，线粒体体密度( v v ) 、面密度( s v ) 、数密度( n v ) 均增加，比表积减 少。说明线粒体合成a t p 的机能增强，同时扩大了与细胞质的接触面积，神经细 胞可获得更多的a t p 。 1 3 1 。4 运动对脊髓前角细胞的影响 阮奕文“通过运动对小鼠寿命和脊髓前角细胞神经元的数量的研究表明：运 动不能延长小鼠的寿命，但可减轻脊髓前角运动神经元在衰老过程中的丢失程 度，大中神经元并没有减少，减少的主要是小神经元，而且神经元的胞体也增大。 7 王芳嫒：丹参对运动大鼠学习记忆能力的促进作用 冯慎远“通过对大鼠的游泳耐力调练实验指出：训练组大鼠前角缅胞线粒体的数 量明显增多，嵴多而致密，基质电子密度增高。线粒体的体密度和面密度均比对 照组的有很显著增大。线粒体的嵴的内表面附着许多带柄颗粒，即三磷酸腺营酶。 它的增多或减少影响着能量转换的效益。万丽丽“”通过对发育期小鼠进行多运动 形式的刺激实验，发现小鼠前角细胞的胞核、核仁显著增大，核质比增大。细胞 核是控制细胞各种代谢活动的中心，调控着细胞的生命活动。而核仁是合成r r n a 和组装核糖体的蛭单位，核糖体的功能是合成蛋白体。因此，脊髓腰骶段前角细 胞运动后胞核、核仁增大，可能是神经细胞接受和传出信息量增加诱导的结果， 与前角运动神经元蛋白质合成能力增强相关。 l3 1 5 运动对突触及突触素年龄变化的影响 神经元是脑的基本构筑单位，而神经元完成脑的复杂机能需靠突触彼此联 系，传递信息。现在有的学者提出，整个神经系统是以突触为单位构成的多神经 元环路“”。突触可塑性是中枢神经系统的一个重要特征。长期的慢性运动、迷宫 训练能促进神经元的侧枝抽芽和新突触联系的建立“。伴随新突触的形成，突触 囊泡和囊泡蛋自质的含量也应该发生相应变化。突触素是一种含量丰富的位于小 突触囊泡的膜蛋白，具有缝隙联结样通道性质并参与神经递质的释放。突触素不 仅反映了突触前终末的分布和密度，同时也是胚胎时期突触发生的一个标志。有 的学者研究表明从青年开始的长期中强度运动能够防止随年龄增加的小脑皮质 突触素的丢失，促进小脑皮质和脊髓灰质内突触素的合成。，还可防止增龄引起 的海马结构突触素的丢失“。关于长期中强度运动对突触的数量及突触素的影响 将成为运动生理学研究的一个热点。 t 3 2 运动与神经递质、神经调质的关系 1 3 2 1 运动对脑组织单胺类神经递质的影响 w e l c hb e 等认为，当给予动物中等强度的应激，脑内n e 的浓度开始上升， 但不久即可恢复到正常水平。长时间的耐力训练可使大鼠脑内n e 和5 一h t 的含量 明显升高，d a 含量明显下降。脑内5 h t 的含量与训练时间的长短有关，两与负 荷强度的关系不大。5 一肿在中枢神经系统中属于抑制性递质。其中大脑中5 一h t 力竭运动后即刻至2 4 h 明显升高，4 8 h 开始下降，力竭运动引起中枢的抑制性效 应在力竭运动后2 4 h 明显升高。n e 在力竭运动后2 4 h 明显升高，d a 无明显变化， 王芳嫒：丹参对运动大鼠学习记忆能力的促进作用 j h t 变化最为敏感，可作为研究和评定运动性中枢疲劳的客观指标之一。一次 性高负荷运动后导致未经运动负荷训练的大鼠脑脊液中d a 及其代谢产物高香草 酸显著减少，而经过运动训练的大鼠则无显著变化。因此，运动训练对脑内多巴 胺含量有一定的影响。有的学者提出：未经训练而突然一次性高负荷运动后躯体 运动的协调性显著降低，除了与肌肉疲劳有关外，与神经递质功能失调也有一定 的关系。n e w s h o l m e 等( 1 9 8 7 年) 首次提出5 一h t 可能是中枢疲劳的调节物质， 并将其与力量感知和肌肉疲劳联系在一起。b 1 i s s ( 1 9 7 1 年) 首次报道了运动后 脑中d a 代谢增强，经过长期游泳训练的小鼠脑组织5 一h t 浓度显著升高。因此， 笔者认为慢性运动对运动功能的改善，可能是运动对中枢肾上腺素系统和多巴胺 系统保护作用的结果。“。 1 3 2 2 运动对氨基酸类递质的影响 通过脑内微透析技术观察到未经训练的小鼠一次急性游泳力竭运动后，下丘 脑区递质类氨基酸及其衍生物均明显增加，抑制性递质类氨基酸g a b a ，q i y 的增 加高于兴奋性氨基酸g l u ，且o l y 、a s h 的增加有显著差异。经过长期游泳训练 的小鼠完成一次性力竭运动后，脑组织递质性氨基酸的结果表明：脑组织g a b a 、 g l y 、t a u 均上升，其中g l y 上升明显，p 0 0 5 ) 。g l u g a b a 比值的下降无显著意义。由此可见，训练 对脑组织递质性氨基酸有重要影响：可在一定程度提高脑组织神经活动的稳定性 和对运动的适应性“。 运动性疲劳后的大鼠脑中有抑制性氨基酸y 一氨基丁酸含量升高，进而提出 g a b a 正是中枢神经系统出现保护性抑制的重要因素之一。在抑制性氨基酸递质 中，g a b a 作用最强，有对抗兴奋性递质的作用。t a u 、g l y 主要对脊髓和低位脑 干起抑制作用，t a u 还有稳定细胞膜的作用；兴奋性氨基酸递质包括g l u 和a s p ， 对神经元有兴奋作用。g l u 在各氨基酸脱羧酶的催化下生成g a b a ，正常生理情况 下，两者代谢处于相对平衡，因而可通过观察g l u g a b a 比值间接了解它们的平 衡情况。实践证明，g l u g a b a 比值在观察运动性疲劳时脑的机能状态有比单纯 观察g a b a 更大的意义“。 1 3 3 运动对脑抗氧化能力的影响 脑作为生物体的中枢，由于其自身高代谢速率、高脂质含量及相对较低的过 9 王芳嫒：丹参对运动太鼠学习记忆能力的促进作用 氧化氢酶( c a t ) 、谷胱甘肽过氧化物酶( g s h - - p x ) 水平而易于遭受氧化损伤。 辛东等学者( 1 9 9 9 ) 利用低温电子自旋共振( e s r ) 技术，对力竭性运动时大鼠 脑组织进行了研究，发现脑组织在运动过程中氧自由基( o f r ) 信号强度逐渐增 加，并具有对运动强度依赖的阶段性，超氧化物歧化酶( s o d ) 活性活动时无明 显变化。恢复期2 4 h 升至峰值，脂质过氧化水平( m b a ) 在整个运动过程中及恢 复期无显著变化。笔者认为脂质过氧化尚未累及中枢神经系统，脑组织可能存在 重要而有效的抗氧化体系。所以力竭性游泳后s o d 活性出现升高趋势，但m i ) a 无明显改变”“。 2 选题依据 “学习和记忆”是高等动物和人类认知的基础，也是低等动物生存所必须具 备的机能。学习和记忆是脑的重要功能之一。学习，就是通过神经系统不断接近 环境变化而获得( a q u s i t i o n ) 新经验，巴甫洛夫根据条件反射实验研究认为，学 习过程就是建立反射的过程。记忆，是对以往经验的反映，包括对过去所学习、 体验和做过的事与物的识记( i n s c r i p t i o n ) ，巩固( c o n s o l i d a t i o n ) 或保持 ( r e t e n t i o n ) 和再现( r e a p p e a r a n c e ) 。“。学习和记忆是相互联系、不可分割的两 个过程，是大脑神经回路对环境变化的适应。 神经心理学家和认知神经心理学家通过大量的实验认为脑内有多种记忆系 统的存在，并指出高等哺乳类动物脑内至少有两个主要的记忆系统：陈述性记忆 系统和非陈述性记忆系统。近年来有关记忆系统的研究有了很大的进展，特别是 在人和其他灵长类动物上所获得的重要资料给记忆系统的描述提供了可能。不同 记忆系统有不同的结构和神经回路的参与，但两个系统的运作均需要来自大脑皮 屡输入的触发，而大脑皮层的兴奋又来自各种感觉的刺激，因此，两种记忆系统 的神经回路均需大脑皮层的参与。以边缘系统为主要环节，与认知记忆相关的陈 述性记忆系统和以基底神经节为主要环节，与习惯的获得和适应反应相关的非陈 述性记忆系统神经回路已得到了大量实验资料的证实。边缘系统中的内侧颢叶 ( 包括外嗅和内嗅皮层、杏仁复合体、海马结构和旁海马回) 、内侧丘脑( 包括背